Báo cáo thực hành tự động điều chỉnh và điều khiển hệ động lực

BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 1 -
5–2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ
BÁO CÁO THỰC HÀNH
Môn: TĐ ĐC&ĐK HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
Đề bài: Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ
cứng kiểu lực bộ điều tốc SG
T
a
T
d
T
f
k
a
k
b
k
d
β θ
ψ
Thông số 2 3 2 0,1 1 1,5 0,3 0,5
GVHD : PHẠM ĐÌNH BÁ
SINH VIÊN : ĐỖ TIẾN DUY
MSV : 39297
LỚP : MTT51-ĐH2
Hải Phòng- 2014
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY

LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 2 -
5–2014
1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC BỘ ĐIỀU TỐC UG40-TL
Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc SG
1- trục ra; 2- tay đòn; 3- tay đặt tốc độ; 4- vít hạn chế tốc độ cao; 5- vị
trí cấp dầu; 6- piston servomotor; 7- tay đòn; 8- van chặn; 9- con trượt điều
khiển; 10- bơm dầu; 11- lò xo điều tốc; 12- quả văng; 13- ống trượt quay;
14- bộ phận hiệu chỉnh độ không đồng đều; 15- thiết bị định vị để hiệu chỉnh
độ không đồng đều; 16- tay đòn gắn lò xo; 17- vít hạn chế tốc độ thấp; 18-
tay đòn điều khiển tốc độ; 19- lò xo van một chiều; 20- piston van một chiều
1.1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
1.1.1. Các thành phần cơ bản của bộ điều tốc
+ Cảm biến: 11, 12, 2
+ Khuyếch đại: 6, 7
+ Liên hệ ngược: 2, 18, 3
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 3 -
5–2014
1.1.2. Khi tải không thay đổi
- Khi chế đọ hoạt động của động cơ cân bằng ổn định,lực li tâm của quả văng 12
cân bằng với lực đàn hồi của lò xo 11,con trượt 9 ở vị trí như hình vẽ.Dầu
không được cấp vào xilanh-piston 6,piston 6 đứng yên,thanh răng nhiên liệu ở
vị trí lượng cấp nhiên liệu không đổi,lượng cấp nhiên liệu không đổi, vòng
quay động cơ không đổi.
1.1.3. Khi tăng tải

- Khi tăng tải thì vòng quay giảm, lực li tâm của quả văng 12 lớn hơn lực li tâm
lò xo 11 làm cho con trượt 9 đi xuống.Khi đó,dầu đi vào xilanh-piston 6 đẩy
piston 6 đi lên nâng tay đòn 7 lên, 26 quay theo cùng chiều kim đồng hồ,thanh
răng nhiên liệu quay theo chiều tăng lượng nhiên liệu cấp vào động cơ,làm
tăng vòng quay động cơ.Đồng thời khi tay đòn 7 nâng lên thì tay đòn 2 cũng
nâng lên làm nâng lò xo 2 lên,con trượt 9 được nâng lên,vòng quay dần trở về
ổn định.
1.1.4. Khi giảm tải
- Khi giảm tải: vòng quay tăng, lực li tâm của quả văng 12 nhỏ hơn lực đàn hồi
của lò xo làm cho con trượt 9 đi lên dầu trong xilanh-piston 6 đi ra, piston 6 đi
xuống,7 đi xuống, 26 quay theo chiều ngược kim đồng hồ làm thanh răng
nhiên liệu quay theo chiều giảm lượng cấp nhiên liệu vào động cơ,làm giảm
vòng quay động cơ.Khi 7 đi xuống kéo tay đòn 2 đi xuống làm con trượt 9 đi
xuống, vòng quay dần trở về ổn định.
- Liên hệ ngược có tác dụng làm cho việc đóng mở piston servomotor nhanh
hơn, làm cho quá trình điểu chỉnh nhanh hơn.
1.2. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG
Sơ đồ chức năng bộ điều tốc SG
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 4 -
5–2014
2. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐIỀU TỐC BẰNG MATLAB
2.1. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU TỐC-ĐỘNG CƠ-PHỤ TẢI
Sơ đồ cấu trúc bộ điều tốc SG
2.2. XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN THEO THAM SỐ
- Ta có:
+ W

3
nối tiếp với W
4
nên: W
34
= W
3
. W
4
= 1.1 = 1
+ W
34
hồi tiếp với W
1
nên tá có W
134
+ W
134
nối tiếp W
2
nên có W
1234

+ W
1234
hồi

tiếp với W
6

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 5 -
5–2014
Ta có
1
y
=
( )p
ψ
.
ψ
θ
=0,5.
( )p
ψ
W
(p)
= W
2
.y
4
y
4
= y
3
-y
5

= y
3
-
( )d p
α

=> W
(p)
= W
2
.(y
3
-
( )d p
α
.W
5
) với W
5
= 1
y
3
= W
134
. y
2
y
2
=0,5.
( )p

ψ
-W
6
= 0,5.
( )p
ψ
-W
p
=> W
(p)
= W
2
.(y
3
-
( )d p
α
) = W
2
.[W
134
. 0,5.
( )p
ψ
- W
p
.W
134
- α
d(p)

]
=> W
(p)
.(1+ W
2
.W
134
)=W
2
. W
134
. 0,5.
( )p
ψ
- α
d(p).
W
2
3. XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ CỦA HÀM TRUYỀN
3.1. THỰC HIỆN MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CHO TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ
T
a
T
d
T
f
K
a
K
b

K
d
β
ψ
θ
2 3 2 0.1 1 1.5 0.3 0.5
Thay vào ta có sơ đồ sau
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 6 -
5–2014
Thay số
W
34
= W
3
. W
4
= 1.1 = 1

)(
5,166
1
1
5,13
1
)(
5,166

1
1
5,0.
5,166
1
)(
22
2
p
pp
p
p
pp
pp
pW
αψ
++
+
+
−
++
+
++
=

)(
5,266
1
)(
5,266

5,0
)(
22
p
pp
p
pp
pW
αψ
++
−
++
=
1 KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ.
Xét phương trình đặc trưng:
H’(p)=
5,266
2
++ pp
Theo Hurwirtz
Hệ thống điều khiển tự động sẽ ổn định nếu:
- Tất cả các hệ số của phương trình đặc trưng là dương
- Tất cả các định thức Hurwirtz đều dương
Như ta đã thấy tất cả các hệ số của phương trình đặc trưng đều dương
Ta xét:
= 15 > 0
Hệ ổn định
Kết luận: hệ đã cho ổn định
3.2. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG ĐIỀU TỐC BẰNG MAPLAP
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 7 -
5–2014
Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc SG bằng Simulink
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 8 -
5–2014
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 9 -
5–2014
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
ĐỖ TIẾN DUY
LỚP MTT51–ĐH2